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热电阻与热电偶的区别

2024-07-17 00:52| 来源: 网络整理| 查看: 265

热电阻与热电偶的区别 一、热电阻 1.1、原理

热电阻(RTD,Resistance Temperature Detector)是一种温度传感器,其测温原理基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性;

1.2、组成

热电阻大都由纯金属材料制成,应用最多的是铂和铜,也开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。

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1.3、接线

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二线制:在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制:这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合;

三线制: 在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常用的;

四线制: 在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测;

1.4、特点

优点: 精确度高、灵敏度高、稳定性好和可重复性(低漂移)

缺点: 温度范围窄、成本高

1.5、故障判断 不外乎短路和断路。用万用表可判断,在运行中怀疑短路只要将电阻端拆下一个线头,显示仪表如到最大则热电阻短路;显示仪表如回零导线短路。保证正常连接和配置时,表值显示低或不稳,保护管可能性进水了。热电偶和电阻信号进入PLC系统,如果仪表开路,PLC数据回零;如果仪表短路,PLC数据溢出;如果仪表信号受电磁干扰,PLC数据不稳定或一直溢出 1.6、应用选型

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪

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二、热电偶 2.1、原理

当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为T0 ,称为自由端(也称参考端)或冷端,回路中将产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”,两种导体组成的回路称为“热电偶”,这两种导体称为“热电极”,产生的电动势则称为“热电动势”。

2.2、特点

优点: 测量范围广、成本低

缺点: 精确度低、敏感度低、随时间的变化相对较高的漂移量

2.3、故障判断

热电偶有正负极,补偿导线也有正负之分。首先保证连接和配置正确,在运行中,常见的故障现象有短路、断路、接触不良(有万用表可判断)和变质(根据表面颜色来鉴别)。检查时,要使热电偶与二次表分开。

2.4、应用选型

热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶,N、K、E、J、T属于廉金属热电偶。T分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高,通常用来测量300℃以下的温度。

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三、热电阻对比热电偶

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3.1、测量范围

热电偶的主要优势是其测量范围。大多数热电阻传感器温度限制在-240-650°C之间,热电偶可用于测量-270-2320°C的温度,这因它们在中,低温区时输出热电势很小,当电势小时,对抗干扰措施和二次表和要求很高,否则测量不准,还有,在较低的温度区域,冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差就显得很突出,不易得到全补偿。

3.2、精确度

热电阻可提供最高的精度,当温度测量精度要求在±0.05至± 0.1°C左右时,热电阻可能是首选的解决方案。相比之下,热电偶的精度较低,约为±0.2至±0.5 °C。

3.3、灵敏度

尽管热电偶传感器系统由于其接触点的温度变化,通常具有更快的响应时间,但它通常也需要更长的时间来达到热平衡。这主要是由于冷端补偿的存在,它对温度变化的响应不像位于传感器顶端的热结点那样迅速。相比之下,热电阻传感器的设计更耐用,对温度变化的反应更快(裸露的尖端)

3.4、漂移

由于热电阻传感器的设计,其漂移很小,这使它们能够产生比热电偶更长时间的稳定读数。与热电阻传感器不同,热电偶具有相对较高的漂移时间,这通常是由于热和化学暴露或机械损伤导致的导线不均匀性,。因此,经常对热电偶进行校准和调整是十分必要的。

3.5、单点测量

由于热电偶的设计,可以将测量点缩小到两种金属焊接在一起的精确位置。当操作热电偶时,可以使用“裸露尖端”非常准确地确定这个点。然而,对于热电阻传感器来说,测量值是通过取沿PT(铂)元件本身整个表面的平均值来计算的。这主要是像PT100这样的大元件的缺点,而像PT1000这样的小元件很少有这个问题,因为一些领先的供应商可以提供小至1x1.5mm的PT1000元件。

3.6、成本

当涉及到成本时,热电偶通常比热电阻传感器便宜,因为大多数热电偶的成本在热电阻的一半到三分之一之间。然而,如前所述,热电偶需要定期调整和校准,除了更长的安装和设置时间外,还增加了产品的长期成本



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